• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

基于悬臂梁流变试验的倾倒变形力学特性分析

郑达 苏杭 庞波

郑达, 苏杭, 庞波. 基于悬臂梁流变试验的倾倒变形力学特性分析[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(5): 1001-1008. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190478
引用本文: 郑达, 苏杭, 庞波. 基于悬臂梁流变试验的倾倒变形力学特性分析[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(5): 1001-1008. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190478
ZHENG Da, SU Hang, PANG Bo. Mechanical Characteristics Analysis of Toppling Deformation Based on Rheological Tests for Cantilever Beam[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(5): 1001-1008. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190478
Citation: ZHENG Da, SU Hang, PANG Bo. Mechanical Characteristics Analysis of Toppling Deformation Based on Rheological Tests for Cantilever Beam[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(5): 1001-1008. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190478

基于悬臂梁流变试验的倾倒变形力学特性分析

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190478
基金项目: 国家重点研发计划(2018YFC1504905);国家自然科学基金(41772317)
详细信息
    作者简介:

    郑达(1977—),男,教授,博士,研究方向为地质灾害评价防治及高边坡稳定性,E-mail:zhengda@cdut.cn

  • 中图分类号: TU 443

Mechanical Characteristics Analysis of Toppling Deformation Based on Rheological Tests for Cantilever Beam

  • 摘要: 弯曲倾倒变形本质是岩层所发生的弯曲流变变形,为了阐明其时效特点与力学特性,首先对反倾层状斜坡进行受力分析,将岩层某点的受力简化为自重应力与水平侧应力;其次在该受力条件下,进行了悬臂梁弯曲流变试验,将岩层悬臂式弯曲流变模型概化为4个阶段:瞬时变形阶段、衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段、加速蠕变阶段. 基于上述的试验和分析,推导出悬臂梁弯曲流变的本构方程;并选取岩梁发生倾倒变形时极限位置处应变为0,对本构方程进行求解得出倾倒变形发育的极限深度;以悬臂梁倾倒折断时应变加速度等于稳态蠕变的上限加速度为求解条件,得出岩梁的倾倒折断深度.

     

  • 图 1  斜坡力学模型

    Figure 1.  Slope mechanical model

    图 2  岩层受力分析示意

    Figure 2.  Force analysis of rock layer

    图 3  流变试样示意

    Figure 3.  Sample of rheological tests

    图 4  悬臂梁流变试验示意

    Figure 4.  Rheological test of cantilever beam

    图 5  试验中岩梁弯曲变形(1# 梁)

    Figure 5.  Baending deformation in test (1# beam)

    图 6  1# 梁流变曲线

    Figure 6.  Rheological curve of 1# beam

    图 7  1# 梁流变速率曲线

    Figure 7.  Rheological velocity curve of 1# beam

    图 8  第5级荷载作用时试样应变速率

    Figure 8.  Strain rate under the fifth stage loading

    图 9  应变加速度曲线

    Figure 9.  Strain acceleration curve

    图 10  经玻尔兹曼原理叠加后的流变曲线

    Figure 10.  Rheological curve after superposition by Boltzmann principle

    图 11  加卸载流变试验曲线

    Figure 11.  Loading and unloading curve in rheological tests

    图 12  流变模型示意

    Figure 12.  Rheological model

    图 13  1# 梁拟合曲线

    Figure 13.  Fitting curve of 1# beam

    表  1  一次加载断裂试验结果

    Table  1.   Test results for one-time loading to fracture

    试样编号断裂荷载/g最大应变/ × 10−6
    1# 2 675 438
    2# 3 175 475
    3# 2 675 449
    平均值 2 842 454
    下载: 导出CSV

    表  2  试验加载方案

    Table  2.   Loading plan of rheological tests

    加载级别加载重量/g试验时间/h
    1 1 175 21
    2 1 675 48
    3 2 175 43
    4 2 675 39
    5 3 175 40
    下载: 导出CSV
  • 王军. 黄河拉西瓦水电站坝前右岸果卜岸坡变形演化机制研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2011.
    杨根兰,黄润秋,严明,等. 小湾水电站饮水沟大规模倾倒破坏现象的工程地质研究[J]. 工程地质学报,2006,14(2): 165-171. doi: 10.3969/j.issn.1004-9665.2006.02.004

    YANG Genlan, HUANG Runqiu, YAN Ming, et al. Engineering geological study on a large scale toppling deformation at Xiao Wan hydropower station[J]. Journal of Engineering Geology, 2006, 14(2): 165-171. doi: 10.3969/j.issn.1004-9665.2006.02.004
    余鹏程. 澜沧江苗尾水电站坝址区岩体倾倒变形特征及坝肩岩体稳定性分析[D]. 成都: 成都理工大学, 2007.
    谢莉. 澜沧江黄登水电站右坝肩2# 变形体成因控制条件及稳定性研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2010.
    EVANS R S. Analysis of secondary toppling rock failures-the stress redistribution method[J]. Quarterly Journal of Engineering Geology, 1981, 14(2): 77-86. doi: 10.1144/GSL.QJEG.1981.014.02.01
    TENE S C, WEST T R. Some secondary toppling failure mechanisms in discontinuous rock slopes[C]//Proc. 24th US Symposium on Rock Mechanics. [S.l.]: Assoc of Engineering Geologists, 1983: 193-204
    陈红旗,黄润秋. 反倾层状边坡弯曲折断的应力及挠度判据[J]. 工程地质学报,2004,12(3): 243-246,273. doi: 10.3969/j.issn.1004-9665.2004.03.004

    CHEN Hongqi, HUANG Runqiu. Stress and flexibility criteria of bending and breaking in a countertendency layered slope[J]. Journal of Engineering Geology, 2004, 12(3): 243-246,273. doi: 10.3969/j.issn.1004-9665.2004.03.004
    张以晨, 佴磊, 沈世伟, 等. 反倾层状岩质边坡倾倒破坏力学模型[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2011, 41(增刊1): 207-213.

    ZHANG Yichen, ER Lei, SHEN Shiwei, et al. Mechanical models of anti-dip layered rock slope toppling failure[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Section), 2011, 41(S1): 207-213.
    刘海军, 赵建军, 巨能攀. 岩质边坡倾倒破坏的力学分析[J]. 岩土力学, 2016, 37(增刊1): 289-294.

    LIU Haijun, ZHAO Jianjun, JU Nengpan. Mechanical analysis of toppling failure of rock slope[J]. Rock and Soil Mechanics 2016, 37(S1): 289-294.
    黄润秋. 20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J]. 岩石力学与工程学报,2007,26(3): 433-454. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2007.03.001

    HUANG Runqiu. Large-scale landslides and their mechanism in China since the 20th century[J]. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2007, 26(3): 433-454. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2007.03.001
    庞波,郑达,黄鹏. 基于流变模型的反倾层状岩体倾倒变形发育深度的力学分析[J]. 科学技术与工程,2016(18): 129-134. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.18.023

    PANG Bo, ZHENG Da, HUANG Peng. Geological model analysis on the depth of toppling deformation in the anti-dip rock slopes[J]. Science Technology and Engineering, 2016(18): 129-134. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.18.023
    王剑梅. 反倾层状岩体倾倒变形的力学机制分析及其早期识别指标体系研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2015
    范庆忠,高延法. 分级加载条件下岩石流变特性的试验研究[J]. 岩土工程学报,2005(11): 38-41. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2005.05.004

    FAN Qingzhong, GAO Yanfa. Experimental study on creep properties of rocks under stepwise loading[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2005(11): 38-41. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2005.05.004
  • 加载中
图(13) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  591
  • HTML全文浏览量:  329
  • PDF下载量:  12
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-29
  • 修回日期:  2019-12-12
  • 网络出版日期:  2020-01-24
  • 刊出日期:  2020-10-01

目录

    /

    返回文章
    返回